[发明专利]一种适用于携能通信系统的最优动态功率分割方法

说明书

本发明提出了一种适用于携能通信系统的最优动态功率分割方法，每个传输帧可划分为两个相等的时隙。在第一个时隙T/2中，信源以功率P_s将信号发送至中继节点和目的节点。在第二个T/2时隙中，中继节点以译码转发的方式转发信号。在第一个时隙中，中继节点利用功率分割器，将接收到的无线信号功率分割为两部分，ρ部分用于能量采集，(1‑ρ)部分用于解码信息。本发明提出的动态功率分割方案中，最优功率分割因子由每个帧中的瞬时信道状态决定。本发明推导了最优动态功率分割因子，及其对应的最优中断概率和遍历容量的表达式。仿真表明，相比于现有动态功率分割方案，所提方案在中断概率性能方面等同于现有方案，但是实现了更高的遍历容量。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种适用于携能通信系统的最优动态功率分割方法。

背景技术

与非携能通信系统相比，携能通信系统可以明显提高系统性能。无线信息传输的同时对信号进行能量采集是解决中继节点能量续航的潜在方案。在基于能量采集的中继系统中，如何对中继系统的资源进行合理地配置是影响系统性能的关键。

参见文件Ⅰ(T.D.P.Perera,D.N.K.Jayakody,S.K.Sharma,S.Chatzinotas,andJ.Li,“Simultaneous wireless information and power transfer(SWIPT):Recentadvances and future challenges,”IEEE Commun.Surveys Tuts.,vol.20,no.1,pp.264-302,1st Quart.,2018.)、文献Ⅱ(A.A.Nasir,X.Zhou,S.Durrani,and R.A.Kennedy,“Relaying protocols for wireless energy harvesting and informationprocessing,”IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.12,no.7,pp.3622-3636,Jul.2013.)、文献Ⅲ(A.A.Nasir,X.Zhou,S.Durrani,and R.A.Kennedy,“Throughput and ergodiccapacity of wireless energy harvesting based DF relaying network,”inProc.IEEE ICC,Jun.2014,pp.4066-4071.)、文献Ⅳ(Y.Ye,L.Shi,X.Chu,H.Zhang,andG.Lu,“On the Outage Performance of SWIPT Based Three-step Two-way DF RelayNetworks,”IEEE Trans.on Veh.Technol..doi:10.1109/TVT.2019.2893346)、文献Ⅴ(T.P.Do,I.Song,and Y.H.Kim,“Simultaneous wireless transfer of power andinformation in a decode-and-forward two-way relaying network,”IEEETrans.Wireless Commun.,vol.16,no.3,pp.1579-1592,Mar.2017.)、文献Ⅵ(Z.Ding,S.M.Perlaza,I.Esnaola and H.V.Poor,“Power Allocation Strategies in EnergyHarvesting Wireless Cooperative Networks,”IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.13,no.2,pp.846-860,February 2014.)。

在文献(Ⅱ、Ⅲ)和文献(Ⅳ-Ⅵ)中，中继节点可以使用功率分割方案和时间分割方案来获取能量，并且采用放大或解码来转发信号。在功率分割方案中，接收功率按比例分成两部分，用来同时收集能量和处理信息。作者研究了单向(文献Ⅱ、Ⅲ)或双向(文献Ⅳ-Ⅵ)网络中的中断概率、遍历容量。通过与时间分割方案相比，发现功率分割方案具有更好的性能。